Co n

am w mózgu gra

Skàd bierze si´

przedziwna pot´ga muzyki?

Szukajàc odpowiedzi,

badacze sk∏adajà

z drobnych elementów

obraz tego, co dzieje si´

w mózgu zwyk∏ych

s∏uchaczy i muzyków

Norman M. Weinberger

GRUDZIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

51

Porywajàce orkiestrowe crescendo sprawia, ˝e ciarki prze-
chodzà nam po plecach, a do oczu nap∏ywajà ∏zy. T∏o mu-
zyczne filmów i teleturniejów wzmaga u widzów dreszczyk
emocji. Hymn Êpiewany przed meczem dopinguje dru˝yn´. Ro-
dzice nucà swoim dzieciom usypiajàce ko∏ysanki.

Nasze upodobanie do muzyki ma d∏ugà histori´ – przejawia-

my je od zarania dziejów. Ju˝ ponad 30 tys. lat temu ludzie gra-
li na fletach z koÊci, instrumentach perkusyjnych i drumlach.
Muzyk´ zna ka˝da kultura. Wszystko wskazuje na to, ˝e na-
sza muzyczna wra˝liwoÊç jest wrodzona. Ju˝ dwumiesi´czne
niemowl´ta odwracajà g∏ow´ w stron´, z której dociera czy-
sty, przyjemny dêwi´k, a w przeciwnà – kiedy s∏yszà dyso-
nanse [ramka na stronie 56]. Wywo∏ujàcy dreszcz zachwytu

fina∏ symfonii pobudza w mózgu te same oÊrodki, które akty-
wizuje tak˝e jedzenie czekolady, seks czy kokaina.

I to stanowi w∏aÊnie intrygujàcà zagadk´ biologii. Co spra-

wia, ˝e ludzie lubià muzyk´? Dlaczego tak silnie oddzia∏uje
ona na nasze emocje i ma tak wielkie znaczenie? Czy u∏a-
twia∏a przetrwanie, b´dàc na przyk∏ad elementem zalotów,
jak twierdzi Geoffrey F. Miller z University of New Mexico?
A mo˝e pomaga∏a budowaç wi´zi spo∏eczne w zbiorowo-
Êciach, które rozros∏y si´ tak bardzo, ˝e funkcji tej nie spe∏nia∏a
ju˝ wzajemna piel´gnacja, jak sugeruje Robin M. Dunbar z
University of Liverpool? Choç jeÊli zgodziç si´ ze Stevenem
Pinkerem z Harvard University, muzyka jest tylko „dêwi´ko-
wym cukiereczkiem”, przypadkowym tworem ewolucji, który
przetrwa∏ tylko dlatego, ˝e sprawia frajd´ naszemu mózgowi.

Na te pytania neurobiolodzy nie majà jeszcze ostatecznych

odpowiedzi. W ciàgu ostatnich lat jednak zacz´liÊmy lepiej

rozumieç, gdzie i w jaki sposób mózg przetwarza muzyk´, co
powinno daç podstawy do poszukiwania odpowiedzi na py-
tania o jej funkcje ewolucyjne. Zestawienie wyników badaƒ pa-
cjentów z uszkodzeniami mózgu oraz obrazowania mózgów
zdrowych s∏uchaczy unaoczni∏o nieoczekiwanie, ˝e w mózgu
nie ma jednego oÊrodka specjalizujàcego si´ w przetwarzaniu
muzyki. Muzyka aktywizuje wiele obszarów rozproszonych
po ca∏ym mózgu, tak˝e te, które zwykle pe∏nià inne funkcje po-
znawcze. Obszary zaanga˝owane w przetwarzanie muzyki
ró˝nià si´ w zale˝noÊci od indywidualnego doÊwiadczenia i
muzycznego wykszta∏cenia s∏uchaczy. SpoÊród wszystkich
narzàdów zmys∏ów ucho ma najmniej receptorów (porów-
najmy 3.5 tys. komórek w∏osowatych ucha wewn´trznego ze

100 mln fotoreceptorów oka), jednak reakcje naszego umys∏u
na muzyk´ sà wyjàtkowo podatne na modyfikacje. Nawet
krótki trening mo˝e „przestroiç” mózg na inny sposób prze-
twarzania bodêców muzycznych.

Co nam w mózgu gra

GDY NIE BY

¸O JESZCZE BADA¡ OBRAZOWYCH

, naukowcy snuli do-

mys∏y na temat muzycznej aktywnoÊci mózgu g∏ównie na pod-
stawie obserwacji pacjentów, którzy w wyniku urazu lub po-
wa˝nych problemów zdrowotnych, na przyk∏ad wylewu,
doznali jego uszkodzeƒ. Nie zabrak∏o wÊród nich wybitnych
kompozytorów. W 1933 roku francuski kompozytor Maurice
Ravel zaczà∏ mieç objawy ogniskowej degeneracji mózgu.
Choroba ta polega na zaniku poszczególnych obszarów tkan-
ki mózgowej. Ravel nie utraci∏ zdolnoÊci myÊlowego operowa-
nia dêwi´kami – nadal s∏ysza∏ i pami´ta∏ swoje wczeÊniejsze
kompozycje, potrafi∏ te˝ graç gamy. Nie by∏ jednak w stanie
zapisaç muzyki. Opery Jeanne d’Arc nigdy nie przeniós∏ na
papier. „Ta opera jest w mojej g∏owie. S∏ysz´ jà, ale nigdy jej
nie napisz´. To koniec. Nie potrafi´ ju˝ pisaç muzyki” – zwie-
rza∏ si´ przyjacielowi. Cztery lata póêniej, po nieudanej ope-
racji neurochirurgicznej, zmar∏. Jego przypadek przemawia∏
za tym, ˝e w mózgu nie ma jednego wyspecjalizowanego
oÊrodka przetwarzania muzyki.

DoÊwiadczenie innego kompozytora mo˝e Êwiadczyç, ˝e

muzyka i mowa sà przetwarzane niezale˝nie. Rosyjski kom-
pozytor Wissarion Szebalin po wylewie, którego dozna∏ w
1953 roku, nie móg∏ mówiç i nie rozumia∏ j´zyka mówione-

52

ÂWIAT NAUKI GRUDZIE¡ 2004

n

Muzyka towarzyszy ludziom wszystkich kultur od zarania dziejów.

Upodobanie do niej jest wrodzone – ju˝ dwumiesi´czne
niemowl´ta zwracajà g∏ow´ w stron´ przyjemnych dêwi´ków.

n

Akustyczne i emocjonalne aspekty muzyki aktywizujà ró˝ne

obszary mózgu. Mózg zmienia si´, by reagowaç ze wzmo˝onà si∏à
na dêwi´ki o du˝ym znaczeniu dla jednostki.

n

Wyniki badania nad przetwarzaniem muzyki przez mózg dajà

podstawy do coraz lepszego rozumienia si∏y jej oddzia∏ywania
na cz∏owieka.

Przeglàd /

Muzykalny mózg

Dlaczego muzyka tak silnie oddzia∏uje

na nasze emocje i tak wiele znaczy w naszym ˝yciu?

Muzyka dociera do nas zewszàd, czy nam si´ to podoba czy nie.

JOHN STEW

A

R

T

(

popr

zednie str

ony

)

GRUDZIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

53

ANDREW SWIFT

S¸UCHANIE MUZYKI anga˝uje wiele obszarów mózgu poza korà s∏uchowà, m.in. te, które
zwykle biorà udzia∏ w innego typu aktywnoÊci umys∏owej. DoÊwiadczenia wzrokowe,
dotykowe i emocjonalne s∏uchacza majà wp∏yw na to, które regiony jego mózgu biorà udzia∏
w przetwarzaniu muzyki.

Docierajàce z zewnàtrz dêwi´ki, czyli rytmiczne zmiany ciÊnienia powietrza
(fale akustyczne), sà przetwarzane w uchu zewn´trznym i Êrodkowym
na zmiany ciÊnienia p∏ynu wype∏niajàcego ucho wewn´trzne.
Odpowiada za to maleƒka kostka – strzemiàczko – odpowiednio
naciskajàca okienko owalne przedsionka Êlimaka.

Wibracje b∏ony podstawnej Êlimaka sprawiajà,
˝e receptory, czyli komórki w∏osowate wewnàtrz
Êlimaka, wytwarzajà sygna∏y elektryczne
i przekazujà je do nerwu s∏uchowego, który
wysy∏a je do mózgu. Pojedyncze
komórki w∏osowate sà nastrojone
na okreÊlonà cz´stotliwoÊç wibracji.

W∏ókna nerwu s∏uchowego
zakoƒczone sà neuronami nastrojonymi
na ró˝ne cz´stotliwoÊci

Kora
s∏uchowa

Kora
s∏uchowa

P∏aszczyzna przekroju

Kora

motoryczna

Mó˝d˝ek

Pieƒ mózgu

Wzgórze

Muzyka jest przetwarzana w mózgu
zarówno hierarchicznie, jak i w sposób
rozproszony. Pierwszorz´dowa kora
s∏uchowa, która otrzymuje przekaz
z ucha oraz ni˝szych poziomów drogi
s∏uchowej za poÊrednictwem wzgórza,
bierze udzia∏ we wczesnym etapie
percepcji muzyki, tzn. odbiorze takich
jej cech, jak wysokoÊç dêwi´ku
(cz´stotliwoÊç) i kontur melodii
(przebieg zmian wysokoÊci dêwi´ku).
Pierwszorz´dowa kora s∏uchowa jest
„przestrajana” w wyniku doÊwiadczenia,
tak aby wi´ksza liczba komórek mog∏a
jak najsilniej reagowaç na dêwi´ki
istotne dla jednostki. Takie przestrajanie
oparte na uczeniu si´ wp∏ywa na dalsze
przetwarzanie korowe w obszarach takich
jak drugorz´dowe korowe pola s∏uchowe
i zwiàzane z nimi tzw. s∏uchowe obszary
asocjacyjne, które prawdopodobnie
sà odpowiedzialne za przetwarzanie
bardziej z∏o˝onych wzorów harmonicznych,
melodycznych i rytmicznych.

Kiedy muzyk gra
na instrumencie,
aktywne sà tak˝e inne
obszary jego mózgu,
takie jak kora ruchowa
i mó˝d˝ek, które
odpowiadajà
za planowanie
i wykonywanie
specyficznych
precyzyjnych ruchów.

O MÓZGU ÂPIEWAJÑCO

Z∏o˝ona fala akustyczna

pojedynczego dêwi´ku

Poszczególne

fale dêwi´kowe

B∏ona

b´benkowa

Strzemiàczko

Komórka
w∏osowata

B∏ona

podstawna

200 Hz

800 Hz

1600 Hz

Wzgl´dna amplituda

drgaƒ b∏ony

Widok rozwini´tego

Êlimaka

W∏ókna nerwu
s∏uchowego

Przekrój

przewodu

Êlimakowego

Âlimak

go, natomiast przez pozosta∏e 10 lat ˝ycia zachowa∏ zdolnoÊç
pisania muzyki. Tak wi´c przypuszczenia o niezale˝nym prze-
twarzaniu mogà byç s∏uszne, choç nowsze badania prowadzà
do bardziej wywa˝onej koncepcji, w której przyk∏ada si´ wi´k-
szà wag´ do cech wspólnych muzyki i j´zyka – funkcji komu-
nikacyjnej oraz sk∏adni, czyli zbioru regu∏ okreÊlajàcych w∏a-
Êciwe kombinacje elementów (odpowiednio nut lub s∏ów).
Na podstawie wyników badaƒ z wykorzystaniem techniki

neuroobrazowania Aniruddh D. Patel z Neurosciences Insti-
tute w San Diego stwierdzi∏, ˝e w p∏acie czo∏owym istnieje
obszar, który zajmuje si´ sk∏adnià zarówno muzyki, jak i j´-
zyka, natomiast pozosta∏e okolice mózgu odpowiadajà za in-
ne aspekty przetwarzania i j´zyka, i muzyki.

Badania obrazowe dajà tak˝e doÊç precyzyjny wglàd w to,

jak mózg reaguje na muzyk´. Ich wyniki naj∏atwiej zro-
zumieç, jeÊli weêmie si´ pod uwag´ sposób przekazywania
przez ucho dêwi´ków do mózgu [ramka na poprzedniej stro-
nie]. Podobnie jak inne zmys∏y s∏uch jest zorganizowany hie-
rarchicznie. Sk∏ada si´ z ciàgu neuronalnych stacji przetwa-
rzania bodêca – od ucha a˝ do poziomu najwy˝szego, czyli
s∏uchowych obszarów kory mózgu. Przetwarzanie dêwi´ków
takich jak te, z których sk∏ada si´ muzyka, zaczyna si´ w uchu
wewn´trznym (Êlimaku), które rozk∏ada z∏o˝one dêwi´ki, na
przyk∏ad brzmienie skrzypiec, na poszczególne cz´stotliwoÊci.
Âlimak przekazuje te informacje dalej jako sekwencje wy∏a-
dowaƒ neuronalnych, które biegnà przez w∏ókna nerwu s∏u-
chowego nastrojone na ró˝ne cz´stotliwoÊci. Wreszcie se-
kwencje te docierajà do kory s∏uchowej p∏ata skroniowego. Na
okreÊlone cz´stotliwoÊci reagujà ró˝ne komórki. Po∏o˝one
obok siebie majà zaz´biajàce si´ krzywe strojenia (profile
wra˝liwoÊci na cz´stotliwoÊç). W rezultacie, poniewa˝ sàsia-
dujàce ze sobà komórki sà nastrojone na podobne cz´stotli-
woÊci, na powierzchni kory s∏uchowej tworzy si´ „mapa cz´-
stotliwoÊci” [ramka z lewej].

Sam odbiór muzyki jest jednak bardziej z∏o˝ony. Muzyka to

sekwencja dêwi´ków, a jej percepcja polega na spostrzega-
niu relacji pomi´dzy nimi. W przetwarzanie ró˝nych aspek-
tów muzyki w∏àczonych jest wiele obszarów mózgu. Weêmy
na przyk∏ad dêwi´k, który ma zarówno okreÊlonà cz´stotli-
woÊç, jak i g∏oÊnoÊç. KiedyÊ badacze przypuszczali, ˝e wy-
krycie danej cz´stotliwoÊci zawsze wywo∏uje takie same reak-
cje komórek, które sà na nià nastrojone.

Jednak w drugiej po∏owie lat osiemdziesiàtych, gdy wspól-

nie z Thomasem M. McKennà pracowa∏em w moim labora-
torium w University of California w Irvine, zakwestionowa-
liÊmy ten poglàd, zbadawszy kontur melodii, czyli wzór
wznoszenia si´ i opadania linii melodycznej, który stanowi
podstaw´ ka˝dej melodii. NapisaliÊmy melodie sk∏adajàce
si´ z tych samych pi´ciu dêwi´ków, ale ró˝niàce si´ konturem,
i rejestrowaliÊmy reakcje pojedynczych neuronów w korze s∏u-
chowej kotów. Okaza∏o si´, ˝e reakcje komórek ró˝ni∏y si´
w zale˝noÊci od konturu. Zale˝a∏y od umiejscowienia dane-
go dêwi´ku w melodii. Komórki mogà silniej reagowaç na
dêwi´k poprzedzany przez inne ni˝ na dêwi´k rozpoczyna-
jàcy sekwencj´. Ponadto reagujà na ten sam dêwi´k inaczej,
gdy jest on elementem konturu wznoszàcego si´ (dêwi´ki co-
raz wy˝sze), a inaczej, kiedy wchodzi w sk∏ad konturu opa-
dajàcego lub mieszanego. Wyniki te pokazujà, ˝e przebieg
melodii ma du˝e znaczenie – przetwarzanie s∏uchowe nie
polega na prostym odwzorowaniu dêwi´ku jak w telefonie
czy zestawie hi-fi.

Choç wi´kszoÊç badaƒ koncentruje si´ na melodii, rytm

(wzgl´dny czas trwania dêwi´ków i odst´pów mi´dzy nimi),
harmonia (wzajemna relacja wysokoÊci co najmniej dwóch
równoczeÊnie brzmiàcych tonów) i barwa dêwi´ku (charak-
terystyczna ró˝nica w brzmieniu tego samego tonu wytwa-
rzanego przez dwa ró˝ne instrumenty) tak˝e sà obiektem na-
ukowych dociekaƒ. Wyniki wielu badaƒ nad rytmem sugerujà,

54

ÂWIAT NAUKI GRUDZIE¡ 2004

L

A

URIE GRACE

1

32

16

8

4

2

32

16

8

4 2

2

3

4

5

6

7

C

D

E

F

G

A

H

140

120

0.1

1

10

100

100

80

60

40

20

0

–20

POSZCZEGÓLNE KOMÓRKI w mózgu reagujà optymalnie
na okreÊlonà wysokoÊç dêwi´ku, czyli cz´stotliwoÊç (a). Ko-
mórki zmieniajà swoje dostrojenie, kiedy zwierz´ si´ uczy,
˝e okreÊlony ton jest dla niego wa˝ny (b). Takie komórkowe
przystosowanie modyfikuje „map´ cz´stotliwoÊci” mózgu
szczura, by zwi´kszyç obszar kory przetwarzajàcy ton o du-
˝ym znaczeniu dla zwierz´cia – na przyk∏ad poszerza rejon
aktywowany przez dêwi´k o cz´stotliwoÊci 8 kHz, jeÊli ta
akurat jest istotna (c).

a

b

c

Przed treningiem (Êrodkowa
cz´stotliwoÊç oktaw w kilohercach)

Po treningu

Przed treningiem
Po treningu

Cz´stotliwoÊç treningowa

Numer komórki

R

eakcja

R

eakcja (liczba wy∏adowaƒ

na sekund´)

WysokoÊç dêwi´ku

Najlepsza reakcja

Najlepsza

reakcja

Cz´stotliwoÊç (kHz)

PRZESTRAJANIE MÓZGU

˝e jedna z pó∏kul mózgu jest bardziej zaanga˝owana w jego
przetwarzanie, nie sà jednak zgodne, która. Problem polega
na tym, ˝e ró˝ne zadania, a nawet ró˝ne bodêce muzyczne
mogà wymagaç innego sposobu przetwarzania. Wszystko
wskazuje na to, ˝e lewy p∏at skroniowy przetwarza bodêce
krótsze ni˝ prawy, jest wi´c aktywizowany w wi´kszym stop-
niu, kiedy s∏uchacz próbuje rozpoznaç rytm na podstawie
krótszych dêwi´ków.

Sytuacja jest jaÊniejsza w przypadku harmonii. W bada-

niach z u˝yciem technik neuroobrazowania kory mózgu
stwierdzono wi´kszà aktywacj´ obszarów s∏uchowych pra-
wego p∏ata skroniowego, kiedy badani koncentrowali si´ na
harmonii. Tak˝e barw´ dêwi´ku „przypisano” korze s∏uchowej
w prawej pó∏kuli. Pacjenci, którym usuni´to p∏at skroniowy
(aby powstrzymaç napady padaczki), nie potrafià rozró˝niaç

barwy dêwi´ków tylko wtedy, gdy operacja dotyczy∏a prawej
pó∏kuli. Zresztà to w∏aÊnie prawy p∏at skroniowy jest aktyw-
ny, kiedy zdrowi badani rozró˝niajà barwy dêwi´ków.

To, jak mózg reaguje na bodêce, zale˝y tak˝e od doÊwiad-

czenia s∏uchacza i jego edukacji. Nawet krótki trening mo˝e
zmieniç reakcje mózgu. Jeszcze 10 lat temu badacze byli prze-
konani, ˝e ka˝da komórka kory s∏uchowej ma ustalony strój

1

.

Nasze badania nad konturem melodii nasuwajà przypuszcze-
nie, ˝e strój komórek mo˝na zmieniç dzi´ki uczeniu si´, tak
aby pewne komórki by∏y bardziej wra˝liwe na dêwi´ki, któ-
re przyciàgajà uwag´ i sà przechowywane w pami´ci.

Aby to sprawdziç, wraz z Jonem S. Bakinem i Jeanem-Mar-

kiem Edeline’em przeprowadziliÊmy w latach dziewi´çdzie-
siàtych seri´ eksperymentów, na podstawie których chcieliÊmy
odpowiedzieç na pytanie, czy zmienia si´ podstawowa orga-
nizacja kory s∏uchowej, gdy badany uczy si´, ˝e pewien dêwi´k
jest w jakiÊ sposób wa˝ny. Najpierw prezentowaliÊmy Êwin-
kom morskim ró˝ne dêwi´ki i rejestrowaliÊmy reakcj´ komó-
rek ich kory s∏uchowej, aby okreÊliç, które dêwi´ki wywo∏y-
wa∏y najsilniejszà reakcj´. Potem uczyliÊmy zwierz´ta, ˝e
okreÊlony, oboj´tny dla nich dêwi´k jest wa˝ny, poniewa˝ sy-
gnalizuje lekki wstrzàs elektryczny. Âwinki nauczy∏y si´ tego
skojarzenia w ciàgu kilku minut. Nast´pnie znowu obserwo-
waliÊmy reakcje komórek – zaraz po zakoƒczeniu treningu i
w ró˝nych odst´pach czasu, a˝ do dwóch miesi´cy. Cz´sto-
tliwoÊç, na którà by∏y nastrojone komórki, zmieni∏a si´ i od-
powiada∏a teraz cz´stotliwoÊci tego w∏aÊnie sygna∏u. Najwy-
raêniej uczenie si´ przestraja mózg tak, aby wi´cej komórek
reagowa∏o na dêwi´ki, które majà istotne znaczenie dla zacho-
wania. Ten komórkowy proces adaptacji obejmuje ca∏à kor´,
modyfikujàc map´ cz´stotliwoÊci, by zwi´kszyç obszar kory
przetwarzajàcy wa˝ne tony. Na podstawie organizacji kory
s∏uchowej pod wzgl´dem wra˝liwoÊci na okreÊlone cz´stotli-
woÊci mo˝na stwierdziç, które z nich sà istotne dla danego
zwierz´cia [ramka na poprzedniej stronie].

Efekty takiego przestrajania by∏y niezwykle trwa∏e – z up∏y-

wem czasu nasila∏y si´ bez dodatkowego treningu i utrzymy-
wa∏y przez kilka miesi´cy. Odkrycie to zapoczàtkowa∏o pr´˝-

nie rozwijajàce si´ badania, z których wynika, ˝e mózg prze-
chowuje informacje o wyuczonej wadze bodêca, przeznacza-
jàc wi´cej komórek na jego przetwarzanie. Choç u ludzi nie
mo˝na obserwowaç uczenia si´ na podstawie rejestracji pra-
cy pojedynczych neuronów, dzi´ki neuroobrazowaniu uda∏o
si´ wykryç zmiany w uÊrednionej intensywnoÊci reakcji ty-
si´cy komórek ró˝nych obszarów kory.

W 1998 roku Ray Dolan ze wspó∏pracownikami z Univer-

sity College London przeprowadzili podobny eksperyment z
udzia∏em ludzi, których uczyli, ˝e dany ton jest z jakiegoÊ po-
wodu wa˝ny. Zaobserwowali, ˝e nauka skutkuje w ich przy-
padku takim samym przestrajaniem jak u zwierzàt. D∏ugo-
trwa∏e efekty uczenia si´ przez przestrajanie mogà pomóc
wyjaÊniç, jak to mo˝liwe, ˝e potrafimy rozpoznaç znajomà
melodi´, nawet jeÊli w pomieszczeniu panuje ha∏as, a tak˝e dla-

czego osoby, które straci∏y pami´ç w wyniku chorób powodu-
jàcych degeneracj´ uk∏adu nerwowego takich jak alzheimer,
zachowujà zdolnoÊç przypominania sobie melodii, które
poznali dawno temu.

Dêwi´k mo˝na s∏yszeç, nawet jeÊli nie brzmi on fizycznie.

Prosz´ przypomnieç sobie jakiÊ fragment muzyki i ods∏uchaç
go w myÊlach. W jakim miejscu mózgu ta muzyka jest „od-
twarzana”? W 1999 roku Andrea Halpern z Bucknell Univer-
sity i Robert J. Zatorre z Montreal Neurological Institute w
McGill University skanowali mózgi s∏uchaczy niemajàcych
˝adnego wykszta∏cenia muzycznego, którzy albo s∏uchali da-
nego utworu, albo go sobie wyobra˝ali. Wiele obszarów kory
w p∏atach skroniowych, które by∏y aktywne podczas s∏ucha-
nia muzyki, pobudza∏o ju˝ samo wyobra˝anie sobie melodii.

Muzyczny rozwój mózgu

BADANIA MUZYKÓW

dajà wyniki zgodne z przedstawionymi wy-

˝ej. Potwierdzajà zw∏aszcza tez´, ˝e pod wp∏ywem aktywno-
Êci muzycznej w mózgu dokonujà si´ zmiany funkcjonalne.
Krótki trening zwi´ksza liczb´ komórek, które reagujà na
dêwi´k, gdy jest on z jakiegoÊ powodu wa˝ny, natomiast d∏u-
gotrwa∏e uczenie si´ skutkuje bardziej wyrazistymi reakcjami
i fizycznymi zmianami w mózgu. Efekty takie obserwuje si´
u muzyków, którzy çwiczà przez wiele godzin dziennie. Reagu-
jà oni na muzyk´ inaczej ni˝ niemuzycy. Wykazujà tak˝e wzmo-
˝ony rozwój pewnych obszarów mózgu.

W 1998 roku Christo Pantev, pracujàcy wtedy w Univer-

sität Münster w Niemczech, przeprowadzi∏ badanie, które
wykaza∏o, ˝e u muzyków podczas s∏uchania gry na fortepia-

GRUDZIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

55

NORMAN M. WEINBERGER, autor pionierskich badaƒ nad uczeniem
si´ i pami´cià s∏uchowà, doktoryzowa∏ si´ z psychologii ekspery-
mentalnej w Case Western Reserve University. Pracuje na Wydzia-
le Neurobiologii i Zachowania University of California w Irvine. Jest
za∏o˝ycielem uniwersyteckiego Center for the Neurobiology of Lear-
ning and Memory, a tak˝e twórcà MuSICA, czyli Music and Science
Information Computer Archive. Jest redaktorem czasopism Neuro-
biology of Learning and Memory oraz Music Perception.

O

AUTORZE

Odbiór muzyki ma pod∏o˝e biologiczne,

widoczne w organizacji funkcjonalnej mózgu.

nie aktywizuje si´ o oko∏o 25% wi´kszy obszar kory s∏uchowej
lewej pó∏kuli ni˝ u niemuzyków. Efekt ten jest specyficzny
dla dêwi´ków muzycznych i nie wyst´puje w przypadku dêwi´-
ków podobnych, lecz niemuzycznych. W innych badaniach
stwierdzono tak˝e, ˝e obszary aktywizowane przez muzyk´
powi´kszajà si´ tym bardziej, im wczeÊniej rozpoczyna si´
nauk´. Badania dzieci sugerujà, ˝e wczesne doÊwiadczenia
muzyczne wspomagajà ten rozwój. W 2004 roku Antoine Sha-
hin, Larry E. Roberts i Laurel J. Trainor z McMaster Univer-
sity w Ontario rejestrowali reakcje mózgów cztero- i pi´cio-
latków na dêwi´ki fortepianu, skrzypiec i czyste tony o
niecharakterystycznej barwie. Dzieci, które w domu cz´sto
s∏ucha∏y muzyki, wykazywa∏y wi´kszà aktywnoÊç kory s∏u-
chowej ni˝ dzieci nawet o trzy lata starsze, pozbawione ta-
kiej stymulacji.

Oda do radoÊci albo – do smutku

MUZYCY SILNIEJ REAGUJ

Ñ

na muzyk´ byç mo˝e dlatego, ˝e ob-

szar kory s∏uchowej jest u nich rozleglejszy. W 2002 roku Pe-
ter Schneider z Universität Heidelberg w Niemczech poinfor-
mowa∏, ˝e rozmiary kory s∏uchowej muzyków sà o 130%
wi´ksze ni˝ osób bez doÊwiadczenia muzycznego. Wiel-
koÊç tej ró˝nicy wiàza∏ z poziomem wykszta∏cenia muzycz-
nego, sugerujàc, ˝e uczenie si´ muzyki zwi´ksza liczb´ neu-
ronów zaanga˝owanych w jej przetwarzanie.

Mózgi muzyków majà poza tym powi´kszone obszary kon-

trolujàce ruchy palców u˝ywanych do gry na instrumencie. W
1995 roku Thomas Elbert z Universität Konstanz w Niem-

czech wraz ze wspó∏pracownikami og∏osi∏ rezultaty badaƒ,
z których wynika∏o, ˝e u skrzypków obszary mózgu, które od-
bierajà bodêce czuciowe z czterech palców lewej r´ki (od
wskazujàcego do ma∏ego), sà istotnie wi´ksze. Palcami tymi
podczas gry na skrzypcach wykonuje si´ szybkie i skompli-
kowane ruchy. Badacze nie zaobserwowali natomiast po-
wi´kszenia obszarów kory odpowiedzialnych za przetwa-
rzanie bodêców odbieranych z prawej r´ki, w której trzyma
si´ smyczek i której palcami nie wykonuje si´ ˝adnych szcze-
gólnych ruchów. U niemuzyków takich ró˝nic nie ma. W 2001
roku Pantev, obecnie pracujàcy w Rotman Research Institute
w University of Toronto, poinformowa∏, ˝e mózg profesjo-
nalnych tr´baczy reaguje silniej na dêwi´k tràbki, ale na
dêwi´k na przyk∏ad skrzypiec – ju˝ nie.

Muzycy, zw∏aszcza grajàcy na instrumentach klawiszo-

wych, najwyraêniej sprawniej u˝ywajà równoczeÊnie obu ràk.
Mo˝na by si´ spodziewaç, ˝e ta zwi´kszona koordynacja mi´-
dzy obszarami motorycznymi obu pó∏kul odzwierciedli si´ w
anatomii. Wyglàda na to, ˝e tak w∏aÊnie jest. Przednia cz´Êç
cia∏a modzelowatego, które zawiera wiàzk´ w∏ókien ∏àczà-
cych obszary motoryczne obu pó∏kul, jest wi´ksza u muzy-
ków ni˝ u niemuzyków. Tak˝e w tym przypadku ró˝nica jest
tym wyraêniejsza, im wczeÊniej rozpocz´to nauk´ gry. Inne ba-
dania wskazujà, ˝e u muzyków wi´ksza jest równie˝ kora mo-
toryczna, a tak˝e mó˝d˝ek – cz´Êç mózgu po∏o˝ona z ty∏u pod
pó∏kulami, która odpowiada za koordynacj´ ruchów.

Badaczy interesuje nie tylko to, jak mózg przetwarza dêwi´-

kowy aspekt muzyki, lecz tak˝e, w jaki sposób muzyka budzi

56

ÂWIAT NAUKI GRUDZIE¡ 2004

IT/INTERNA

TIONAL/

E

STOCK PHOTO

WIELE OSÓB UWA˚A, ˝e brak im zdolnoÊci
muzycznych, jednak w jakimÊ stopniu mamy
je wszyscy. Ma∏e dzieci reagujà na muzyk´,
zanim jeszcze zdà˝à przyswoiç sobie pierwsze
s∏owa. Byç mo˝e w∏aÊnie dlatego instynktow-
nie komunikujemy si´ z nimi za pomocà ca∏ej
gamy dêwi´ków i fraz o melodyjnej intonacji,
które sà szczególnà formà mowy kierowanej
do dziecka – mamomowy (motherese). Zjawi-
sko to wyst´puje we wszystkich kulturach.

Dzieci nie tylko pozytywnie reagujà na t´

form´ komunikacji, lecz wr´cz zach´cajà do
jak najdoskonalszego jej stosowania. W 1999
roku Laura-Lee Balkwill i William F. Thomp-
son, pracujàcy wówczas w York University w
Toronto, prosili matki z Ameryki Pó∏nocnej i
wschodnich Indii o zaÊpiewanie tej samej pio-
senki w obecnoÊci i pod nieobecnoÊç swoje-
go dziecka. Inne matki potrafi∏y póêniej roz-
poznaç, podczas którego z nagraƒ dziecko
by∏o przy matce. Badanie to wykaza∏o tak˝e,
˝e niektóre muzyczne komunikaty majà takà
samà form´ w ró˝nych kulturach – matki
umia∏y stwierdziç obecnoÊç dziecka podczas
nagrania bez wzgl´du na to, czy s∏ucha∏y Êpie-
wów we w∏asnym czy w obcym j´zyku.

Skàd wiadomo, ˝e niemowl´ta majà Êwia-

domoÊç muzycznà, gdy jeszcze nie potrafià

mówiç? Aby si´ o tym przekonaç, stosujemy
obiektywne metody badania ich zachowania.
DoÊwiadczenie wyglàda na przyk∏ad tak:
dziecko siedzi na kolanach matki. Po jego
prawej i lewej stronie znajdujà si´ g∏oÊniki z
przymocowanymi do nich przezroczystymi

plastikowymi pude∏kami. Pude∏ka poczàtko-
wo sà ciemne, a kiedy dziecko obraca g∏ow´
w kierunku jednego z nich, w nagrod´ pude∏-
ko si´ rozjaÊnia i znajdujàca si´ w nim za-
bawka, na przyk∏ad piesek lub ma∏pka, za-

czyna si´ ruszaç. Podczas badania ekspery-
mentator porusza przed oczyma dziecka pa-
cynkami lub innymi przedmiotami, aby zwró-
ciç jego uwag´. Bodziec muzyczny (mo˝e to
byç pojedynczy dêwi´k lub krótka melodia)
jest kilkakrotnie odtwarzany z jednego z g∏oÊ-
ników. Badacz w przypadkowych momentach
naciska ukryty guzik, który zmienia bodziec.
JeÊli dziecko zauwa˝a t´ zmian´, odwraca
si´ w kierunku g∏oÊnika i w nagrod´ widzi
zabawk´.

Takie eksperymenty dowiod∏y, ˝e niemo-

wl´ta potrafià rozró˝niaç dêwi´ki muzyczne
równie dobrze jak doroÊli. Zauwa˝ajà te˝ zmia-
ny tempa (szybkoÊci, z jakà p∏ynie muzyka)
i rytmu oraz rozpoznajà melodi´, nawet jeÊli
jest grana w innej tonacji ni˝ poprzednio. San-
dra Trehub z University of Toronto odkry∏a
ostatnio, ˝e dwu-, szeÊciomiesi´czne niemow-
l´ta wolà konsonanse od dysonansów. Nauka
muzyki zachodzi jednak nawet jeszcze wczeÊ-
niej – ju˝ w okresie prenatalnym. Peter Hepper
z Queen’s University w BelfaÊcie stwierdzi∏, ˝e
na oko∏o dwa tygodnie przed urodzeniem p∏ód
rozpoznaje ró˝nic´ mi´dzy tematem muzycz-
nym z serialu telewizyjnego, który matka s∏y-
sza∏a codziennie przez wiele tygodni, a no-
wà melodià.

MELODYJNA MAMOMOWA jest wspólnà
dla wszystkich kultur formà komunikacji
z niemowl´tami.

Urodzeni melomani?

emocje. W 1991 roku w pionierskiej pracy John A. Sloboda
z Keele University w Wielkiej Brytanii wykaza∏, ˝e u ponad
80% ankietowanych doros∏ych muzyka wywo∏uje fizyczne
reakcje w postaci dreszczy, Êmiechu czy ∏ez. W roku 1995
Jaak Panksepp z Bowling Green State University stwierdzi∏,
˝e spoÊród kilkuset m∏odych m´˝czyzn i kobiet 70% przyzna-
∏o w wywiadzie, ˝e s∏ucha muzyki, „poniewa˝ wzbudza ona
emocje”. Potwierdzajà to wyniki badania, które w 1997 roku
przeprowadzi∏a Carol L. Krumhansl z Cornell University. Ra-
zem ze wspó∏pracownikami rejestrowa∏a ona rytm serca, ci-
Ênienie krwi, szybkoÊç oddechu i inne wskaêniki fizjologicz-
ne ochotników, którym prezentowano utwory majàce wyra˝aç
radoÊç, smutek, strach albo napi´cie. Muzyka ka˝dego typu

wywo∏ywa∏a u badanych inny, ale powtarzalny wzór zmian
fizjologicznych.

Jeszcze do niedawna niewiele wiedziano o mechanizmach,

które sk∏adajà si´ na ten proces. Pewien trop znaleziono, ba-
dajàc panià I. R. (dla ochrony prywatnoÊci u˝ywamy tylko
inicja∏ów), która dozna∏a obustronnego uszkodzenia p∏atów
skroniowych, w tym kory s∏uchowej. Jej inteligencja i pami´ç
pozostajà w normie, nie ma te˝ ona ˝adnych trudnoÊci w po-
s∏ugiwaniu si´ j´zykiem. Nie potrafi jednak ani odbieraç mu-
zyki, ani przypomnieç sobie ˝adnej kompozycji niezale˝nie, czy
zna∏a jà kiedyÊ, czy jest to nowy, wielokrotnie s∏uchany utwór.
I. R. nie umie rozró˝niç dwóch melodii bez wzgl´du na to,
jak bardzo si´ ró˝nià. Jednak jej reakcje emocjonalne na mu-
zyk´ sà normalne. Przypadek ten uczy, ˝e p∏at skroniowy jest
konieczny do „rozumienia” melodii, ale nie do emocjonalne-
go reagowania na nià, które przebiega zarówno podkorowo,
jak i z zaanga˝owaniem p∏atów czo∏owych.

Eksperyment z wykorzystaniem neuroobrazowania prze-

prowadzony w 2001 roku przez Anne Blood i Zatorre’a z
McGill University mia∏ na celu dok∏adne okreÊlenie, które ob-
szary mózgu sà zaanga˝owane w emocjonalne reakcje na mu-
zyk´. W badaniu tym wykorzystano ∏agodne bodêce muzycz-
ne – konsonanse i dysonanse. Konsonansami nazywamy
wspó∏brzmienia takich dêwi´ków, których cz´stotliwoÊci po-
zostajà wzgl´dem siebie w stosunku opisanym mo˝liwie ma-
∏ymi liczbami ca∏kowitymi. Weêmy na przyk∏ad dêwi´ki c’ i g’

2

o cz´stotliwoÊci odpowiednio 260 Hz i 390 Hz, których sto-
sunek to 2:3. Gdy dêwi´ki te sà grane równoczeÊnie, dajà
przyjemne wspó∏brzmienie tzw. kwinty czystej. Dla odmiany
proporcje mi´dzy cz´stotliwoÊciami c’ i cis’ (c i cis razkreÊl-
nym, 260 Hz i oko∏o 277 Hz) sà z∏o˝one – to oko∏o 17:18. Jed-
noczesne brzmienie tych dêwi´ków wywo∏uje efekt, który dla
wi´kszoÊci s∏uchaczy jest nieprzyjemny.

Jakie mechanizmy mózgowe le˝à u pod∏o˝a tych wra˝eƒ?

Obrazy mózgu uzyskane metodà emisyjnà tomografii pozy-

tonowej (PET – positron emission tomography) wykaza∏y, ˝e
kiedy badani s∏uchali dwudêwi´ków o charakterze konso-
nansów i dysonansów, za wzbudzane emocje odpowiada∏o
pobudzanie ró˝nych obszarów mózgu. Konsonanse pobu-
dza∏y okolice czo∏owo-oczodo∏owe (cz´Êç uk∏adu nagrody)
w prawej pó∏kuli, a tak˝e cz´Êç obszaru pod cia∏em modze-
lowatym. Dysonanse natomiast aktywizowa∏y prawy zakr´t
przyhipokampowy. Tak wi´c w przetwarzaniu emocjonalne-
go aspektu muzyki przez mózg biorà udzia∏ co najmniej dwa
uk∏ady, z których ka˝dy odpowiada za inny typ emocji. Okre-
Êlenie zwiàzku mi´dzy odmiennie reagujàcymi obszarami
obu pó∏kul a wzorami aktywnoÊci uk∏adu percepcji s∏ucho-
wej wymaga dalszych badaƒ.

Równie˝ w 2001 roku Blood i Zatorre znaleêli kolejnà wska-

zówk´, jak muzyka wywo∏uje przyjemne wra˝enia. Skanujàc
mózgi muzyków odczuwajàcych mi∏y dreszcz podczas s∏u-
chania muzyki, stwierdzili, ˝e aktywizuje ona elementy tego
samego uk∏adu nagrody, który jest pobudzany przez jedze-
nie, seks i narkotyki.

Podsumujmy – wyniki badaƒ wskazujà, ˝e odbiór muzyki ma

pod∏o˝e biologiczne, znajdujàce odzwierciedlenie w organi-
zacji funkcjonalnej mózgu. Nawet na tym wczesnym etapie do-
ciekaƒ jest jasne, ˝e w poszczególnych aspektach przetwa-
rzania muzyki bierze udzia∏ wiele obszarów mózgu, które
odpowiadajà albo za percepcj´ dêwi´ków (np. analiz´ struk-
tury melodycznej harmonii czy rytmu), albo za reakcje emo-
cjonalne. Okazuje si´, ˝e u muzyków zachodzi dodatkowa
specjalizacja, zw∏aszcza wzmo˝ony rozwój okreÊlonych struk-
tur mózgu. Przedstawione tu wyniki badaƒ sugerujà, ˝e pod
wp∏ywem uczenia si´ mózg „przestraja si´”, zarówno nasila-
jàc reakcj´ poszczególnych komórek, jak i zwi´kszajàc liczb´
komórek reagujàcych na dêwi´ki o du˝ym znaczeniu dla jed-
nostki. Mo˝emy si´ spodziewaç, ˝e kontynuujàc badania nad
muzykà i mózgiem, nie tylko lepiej zrozumiemy muzyk´ i jej
funkcje, lecz tak˝e to, jak bardzo zjawisko to jest z∏o˝one i
zró˝nicowane.

n

1

Cz´stotliwoÊç, na którà reaguje.

2

C i g razkreÊlne; odpowiadajàce im klawisze po∏o˝one sà mniej wi´cej na

Êrodku klawiatury fortepianu.

GRUDZIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

57

ALEXANDER MARSHACK

The Cognitive Neuroscience of Music. Red. Isabelle Peretz i Robert J.

Zatorre; Oxford University Press, 2003.

Music and Emotion: Theory and Research. Red. Patrik N. Juslin i John

A. Sloboda; Oxford University Press, 2001.

The Origins of Music. Red. Nils L. Wallin, Björn Merker i Steven Brown;

MIT Press, 1999.

The Psychology of Music. Wyd. II. Red. Diana Deutsch; Academic Press,

1999.

JEÂLI CHCESZ WIEDZIEå WI¢CEJ

KOÂCIANY FLET znaleziony we Francji ma co najmniej 32 tys. lat i jest
dowodem, ˝e ludzie muzykowali od zarania cywilizacji.